与其他合成织物相比,棉织物是最适合用于衣服和纺织品的织物之一,具有透气性好、吸湿性好、机械性能高、生物相容性和生物降解性强的优点。但天然纤维素织物的一些固有缺陷如高度易燃和易滋生细菌,极大地限制了其应用。随着人们生活水平的提高以及纺织行业的迅速发展,纺织面料逐渐由经济实用化向原料多元化、风格多变化、功能多样化等方面转变,防护性功能纺织品如阻燃、抗静电和抗菌纺织品等在人们的生活中越来越受欢迎。为了扩展棉织物的应用领域,有必要赋予其功能特性。基于此,本论文采用层层自组装技术在棉织物表面构筑不同结构的纳米涂层并赋予其优异的阻燃、抗静电、抗菌等多功能特性。主要的研究结果如下:1.复合纳米涂层的的层层自组装:采用一种低成本、环保的喷涂辅助层层自组装技术依次将3-氨基丙基三乙氧基硅烷、海藻酸钠和聚磷酸铵的水溶液喷涂到棉织物上,在其表面构筑出三元复合纳米涂层。借助扫描电子显微镜、热重分析仪、垂直燃烧仪和微型燃烧量热仪等研究了棉织物在涂层处理前后的表面形貌、热降解和燃烧性能。结果表明:经过涂层处理后的棉织物具有优异的阻燃性,其极限氧指数从纯棉的18.1%可提升到35.7%,且经过12个洗涤周期后仍可离火自熄。棉织物优异的结构稳定性和阻燃性可归因于涂层间较强的相互作用和磷、氮、硅元素在棉织物热降解和成炭过程中的协同效应。2.复合纳米涂层中砖墙结构构筑:通过依次喷涂氧化石墨烯、3-氨基丙基三乙氧基硅烷、海藻酸钠和聚磷酸铵的水溶液,在棉织物表面构筑石墨烯砖墙结构涂层并赋予其阻燃、抗静电和抗菌性能。研究发现:石墨烯砖墙结构涂层可以明显增强磷-氮-硅三元素的协同作用,当采用的氧化石墨烯浓度为1 mg/m L,喷涂层数为10层时,涂层棉织物的协同有效性参数由1.08增加到了1.13;有效地消除棉织物燃烧过程中的阴燃现象和降低棉织物的热释放,总的热释放量相比于纯棉织物降低了约93.0%。石墨烯的引入还使得棉织物具备了优异的抗静电和抗菌性能,其表面电阻值为1.26×10~3 kΩ/sq,而AATCC 100-2004测试表明该涂层棉织物对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑制率超过了99.9%。3.复合纳米涂层中热狗结构构筑:将聚苯胺纳米纤维引入上述的石墨烯砖墙结构中,成功地在棉织物表面构筑了热狗结构涂层。一方面,热狗结构涂层可以提高阻燃剂的负载量且保证其不易流失,所形成的微环境也有利于充分发挥磷-硅-氮协同作用;另一方面,聚苯胺也可起到优异的阻燃作用,并通过有机酸掺杂进一步提升多元素的协同效应。研究结果表明:采用5层热狗结构纳米涂层就可以实现棉织物的离火自熄。特别是采用植酸对聚苯胺纳米纤维进行掺杂后,涂层棉织物的氧指数值高达35.1%,其热释放速率峰值和总的热释放量分别降低了约78.3%和49.0%。棉织物还具有较低的表面电阻,为264.7 kΩ/sq,能够抑制大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的生长。此外,该织物在经过12个洗涤周期后仍可离火自熄,显示出良好的洗涤耐久性。4.复合纳米涂层中陷阱结构构筑:通过在棉织物和氧化石墨烯纳米片上原位聚合生长聚苯胺纳米阵列,成功地在棉织物表面构筑了陷阱结构的纳米涂层。这种超薄涂层可以极好地俘获阻燃剂、提供高效的反应微空间和保证涂层结构的稳定性,在避免棉织物柔韧性受损的同时,赋予其优异的阻燃、抗静电和抗菌等多功能特性。研究结果表明:当涂层层数为3层时,棉织物的涂层负载率仅为12.7wt.%,其氧指数值可达36.0%,总的热释放量相比于纯棉织物降低了约82.5%,具有优异的离火自熄特性。由于聚苯胺和部分还原的氧化石墨烯提供了良好的导电通道,涂层棉织物的表面电阻仅为207.1 kΩ/sq,还能抑制大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的生长。这种低成本、易操作和可工业化生产的纳米涂层技术可以为开发用于各种多功能纺织品提供很好的理论基础和技术指导。